Кругликов Р.И. (ред.) Нейрохимические основы обучения и памяти

Подождите немного. Документ загружается.

ментами. По этой же причине многие пептиды, высвобож-

дающиеся из эндокринных элементов кишечника и кле-

точных элементов мозга, идентичны. Аргументы, лежащие

в основе представления об общности пептид- и ами-

нергических клеточных элементов, позволили выдви-

нуть концепцию APUD (amine contaning and/or amine

precursor uptake and decarboxylation), клетки которой

способны продуцировать как пептидные гормоны, так

и медиаторные моноамины. Эти твердо установленные

факты лишают принцип Дейла универсального значения.

Эти и другие доказательства взаимосвязи моноаминов

и нейропептидов послужили основанием для исследова-

ния роли этой взаимосвязи в механизмах действия ней-

ропептидов на процессы обучения и памяти.

Вазопрессин и его аналоги

Нейрохимическое обеспечение интегративной деятель-

ности мозга включает взаимодействие нейропептидов

с «классическими» нейромедиаторными системами (3, 16,

18, 32, 55), и в частности катехоламинергическими сис-

темами [3, 4, 6, 8, 36—39]. В связи с этим целесообразно

более подробно рассмотреть данные о взаимодействии

нейропептидов и катехоламинергических механизмов

мозга. К настоящему времени показано влияние нейро-

пептидов на метаболизм норадреналина и дофамина

в церебральных структурах. Так, Телегди и Ковач [54]

обнаружили, что внутрибрюшинное введение лизинвазо

прессина (ЛВП) ускоряет обмен дофамина в прозрачной

перегородке и полосатом теле. У крыс с генетическим

дефектом синтеза вазопрессина (линия Браттлеборо) об-

наружено снижение содержания дофамина в полосатом

теле. Исследования, проведенные с использованием

а-метилпаратирозина (а-МПТ), показали, что интра-

вентрикулярное введение аргинин-вазопрессина (АВП)

вызывает снижение содержания катехоламинов в лимби-

ческих структурах, среднем и продолговатом мозге [51,

56]; обмен норадреналина усиливался в таламусе и гипо-

таламусе. По данным Ковача [38], под влиянием лизин-

вазопрессина (ЛВП) снижалось содержание дофамина

в гипоталамусе, септуме и стриатуме, усиливался круго-

оборот дофамина в септуме и стриатуме, а норадренали-

на — в гипоталамусе. Согласно другим данным [45], при

внутрижелудочковом введении ЛВП концентрация нор-

адреналина в среднем мозге и гиппокампе снижалась, не

101

изменяясь в гипоталамусе, прозрачной перегородке, по-

лосатом теле. Периферическое [38] или интрацеребро-

вентрикулярное 152] введение АВП вызывало снижение

содержания норадреналина и дофамина в лимбических

структурах и среднем мозге.

Наглядной иллюстрацией участия «классических»

нейромедиаторов в эффектах нейропептидов может слу-

жить работа Куртней и Рэскинда [20]. По их данным,

АВП не меняет активности аденилатциклазы в гомоген-

тах различных отделов мозга, в том числе хвостатого

ядра. В отличие от этого дофамин, добавленный к гомо-

генатам хвостатого ядра, вызывает выраженную (на

69—76%) активацию аденилатциклазы. В присутствии

же АВП степень этой активации возрастает примерно

в 2 раза, достигая 141%. Это означает, что активация

аценилатциклазы обусловлена не прямым влиянием

АВП на рецепторноциклазный комплекс, а связана с мо-

дуляцией влияния дофамина на аденилатциклазу. Эти

и другие данные, свидетельствующие об участии нейро-

пептидов в регуляции содержания и метаболизма кате-

холаминов в головном мозге .естественно, выдвигают

вопрос о соотношении такого рода сдвигов с изменением

процессов обучения и памяти. Это направление последо-

вательно развивает Ковач [34—38] и др. [36]. Так, по-

казано, что системное [39] и интравентрикулярное [17J

введение вазопрессина сразу после обучения (но не позд-

нее, чем через 6 ч) оказывает влияние на сохранение ус-

ловных рефлексов активного (УРАИ) и пассивного

(УРПИ) избегания. Описано устранение эксперимен-

тальных амнезий при введении вазопрессина и его фраг-

ментов [45, 48]. Интересно, что электролитическое раз-

рушение септума или дорсального гиппокампа предот-

вращает влияние вазопрессина на УРАИ.

Четкая зависимость эффектов ЛВП от содержания

катехоламинов в мозге была продемонстрирована Телег-

ди и Ковачем [54]. В этой работе сопоставлялись эффекты

ЛВП у интактных животных и у животных, получавших

80 мг/'кг а-МПТ, что приводило к резкому снижению

содержания норадреналина и дофамина в головном моз-

ге. Используя методики активного (прыжки на безопас-

ную полку) и пассивного избегания, авторы выявили три

существенных факта. Первый из них состоял в том, что

значительное ухудшение выработки активного избега-

ния, вызванное введением а-МПТ, практически не устра-

няется ЛВП. В то же время под влиянием ЛВП скорость

102

выработки активного избегания у интактных животных

не изменялась. Второй важный факт состоял в том, что

под влиянием ЛВП угашение активного избегания за-

медлялось (т. е. возрастала устойчивость соответствую-

щей временной связи к угашению). Введение а-МПТ,

напротив, ускоряло угашение УРАИ. Введение ЛВП

животным, получавшим а-МПТ, не изменяло скорости

угашения. Наконец, третий важный факт состоял в том,

что улучшение сохранения УРПИ, вызываемое введением

ЛВП, устранялось, если животные предварительно полу-

чали а-МПТ. Эти факты в совокупности четко демонст-

рируют взаимосвязь вазопрессина и катехоламинергиче-

ских механизмов мозга в процессах обучения и памяти.

Для понимания роли взаимодействия нейропептидов

и нейромедиаторов в процессах обучения и памяти необ-

ходимо учитывать топографические аспекты этого взаимо-

действия [16, 30, 33, 37, 49]. Один из приемов изучения

этой проблемы состоит в использовании микроинъекций

исследуемых веществ в различные структуры. Так,

мйкроинъекции АВП или антисывороток к нему в раз-

личные церебральные структуры приводили к своеобраз-

ным топографическим эффектам: различным по скорости

изменениям содержания катехоламинов в церебральных

структурах [16, 37]. Приведенные выше и множество

других материалов [6—10, 27, 34, 49] и др. убедительно

свидетельствуют об участии катехоламинергической сис-

темы мозга в механизмах действия вазопрессина на про-

цессы обучения и памяти. Еще одним доказательством

такого участия могут служить материалы недавно про-

веденной нами работы [10], в которой использовался

аналог ЛВП триглицилдезглицинамид (ТГДГА-ЛВП).

В этой работе сопоставлялось влияние ТГДГА-ЛВП на

лабиринтные оборонительные условные рефлексы

(ЛОУР), вырабатывавшиеся у интактных животных

с разрушенными ядрами голубого пятна. Как оказалось,

введение интактным животным и животным с разрушен-

ным голубым пятном сразу после выработки ЛОУР

10 мкг ТГДГА-ЛВП примерно в равной степени улуч-

шало закрепление соответствующей временной связи.

При последующих проверках сохранения ЛОУР число

ошибочных выборов у животных, получивших пептид,

было меньше, чем у животных, получивших физиологи-

ческий раствор. Детальный анализ количественных дан-

ных этой работы привел к заключению о том, что по ряду

показателей животные с разрушенным голубым пятном

103

выигрывают от введения ТГДГА-ЛВП больше, чем ин-

тактные животные — имеет место своеобразный «тера-

певтический» эффект.

С целью оценки состояния временной связи в позд-

ние сроки после ее формирования через 2—4 нед после

выработки ЛОУР проверяли его сохранение. Как ока-

залось, через 2 и 3 нед после выработки сохранение

ЛОУР у животных, получивших ТГДГА-ЛВП, обнару-

живает явную тенденцию к улучшению по сравнению

с животными, получившими физиологический раствор.

У животных с разрушенным голубым пятном обнаружи-

валась тенденция к увеличению числа ошибочных реак-

ций. У оперированных контрольных животных число

ошибочных реакций оставалось неизменно высоким во

все исследованные сроки. При введении пептида число

ошибочных реакций еще остается сниженным через 14

и 21 день, но возрастало к 28-му дню. В результате эта

тенденция к улучшению сохранения ЛОУР через 4 нед

у животных, получавших ТГДГА-ЛВП, еще остается

выраженной по сравнению с животными, получавшими

физиологический раствор. У животных с разрушениями

голубого пятна эта тенденция, еще отчетливо выражен-

ная через 2 и 3 нед после исходного обучения, полностью

исчезала к 4-й нед. Отсюда следует, что одним из условий

длительного сохранения эффекта аналога вазопрессина

является полноценное функционирование норадренер-

гической системы головного мозга.

Обнаруженные факты подкрепляют общее положение

об участии норадренергической системы мозга в механиз-

мах действия вазопрессина на фиксацию временных

связей.

Опиодные пептиды

Другим интенсивно исследуемым семейством нейропеп-

тидов являются эндогенные опиоиды — энкефалины и

эндорфины [2, 4, 6, 7, 11, 22, 23, 25, 27, 28, 35, 40, 47,

53, 56]. Обладая, как и другие нейропептиды, широким

спектром биологических эффектов, нейропептиды этого

семейства оказывают в то же время выраженное влияние

на процессы обучения и памяти. При этом их влияние

на обучение и память обнаруживается при'использова-

нии доз, на несколько порядков меньше тех, при которых

наблюдаются другие, например аналгезирующие, эф-

фекты. В настоящее время установлено, что в эффектах

104

опиоидных пептидов большое место занимает их взаимо-

действие с нейромедиаторными системами [4, 7, 8, 9, 11,

13, 25, 27, 43]. Так, например, показано влияние метэн-

кефалина и его более стабильных аналогов на метабо-

лизм дофамина в стриатуме [56]. Были обнаружены раз-

личия в изменениях уровня гомованилиновой (ГВК) и

диоксифенилуксусной (ДОФУК) кислот при интравент-

рикулярном введении метэнкефалина и его аналога

0-А1а

-метэнкефалинамида, что можно объяснить раз-

личиями в скорости деградации этих двух пептидов.

В то же время налоксон, введенный внутрибрюшинно,

тормозил эффекты метэнкефалина и его аналога на кон-

центрацию ГВК и ДОФУК.

Показано наличие большого количества опиоидных

рецепторов на нейронах голубого пятна [44]. Опиоидные

пептиды уменьшают высвобождение норадреналина из

срезов коры головного мозга. Таубе и др. [53] показали,

что метэнкефалин в концентрациях от 10~

до 10~

снижает высвобождение Н

-норадреналина из корковых

терминалей. Этот эффект снимался налоксоном. Авторы

предполагают, что одной из функций опиоидных пепти-

дов может быть пресинаптическое торможение централь-

ной норадренергической передачи.

По данным Накамура и др. [43], локальное подведе-

ние морфина или В-А1а

-метэнкефалинамида снижает

возбудимость терминалей нейронов голубого пятна во

фронтальной коре. Эти факты послужили основанием

для предположения о модулирующем влиянии опиоид-

ных пептидов на катехоламинергические нейроны мозга

[13, 53, 56].

Результаты ряда исследований [27, 29, 31, 41]

с использованием антагониста опиоидных рецепторов

налоксона и различных веществ, влияющих на нор-

адренергическую систему (блокаторы а- и (3-адренорецеп-

торов, норадренергический нейтротоксин DSP-4), ингиби-

торы обратного захвата норадреналина дают основание

предполагать, что вызываемое налоксоном улучшение

памяти связано с повышением активности норадренер-

гических нейронов мозга.

Диас и др. [23] исследовали влияние налоксона, гало-

перидола и пропранолола на содержание цАМФ в гип-

покампе, хвостовом ядре, гипоталамусе и миндалине

крыс. Как оказалось, под влиянием 0,4 мг/кг налоксона

содержание цАМФ в миндалине возрастало с 22,4+1,4

до 30,2+2,1 нмоль/мг белка, но не изменялось в других

105

исследованных структурах. При введении 0,5 мг/кг гало-

перидола содержание цАМФ в миндалине возрастало, но

не изменялось при введении 0,5 мг/кг пропранолола

Совместное введение нолоксона и галоперидола или на-

локсона и пропранолола не меняло содержания цАМФ

в миндалине. Фармакологическое выключение дофами-

нергической и |3-норадренергической систем предотвра-

щало влияние блокатора опиатных рецепторов, что под-

тверждает положение о взаимодействии опиоидергиче-

ских и катехоламинергических механизмов мозга.

Материалы о влиянии опиоидных пептидов на про-

цессы обучения и памяти приведены в ряде обобщающих

работ [4, 6, 7, 11, 21, 28, 35, а также в 9, 40] и во мно-

жестве других публикаций. Разнообразие наблюдаемых

эффектов зависит в основном от различий методических

условий — вида и характера обучения, доз, времени

введения пептидов, индивидуальных особенностей жи-

вотных и т. д. Среди обилия данных по рассматриваемо-

му вопросу заслуживает внимания сообщение об эффек-

тах опиоидных агонистов и антагонистов [25, 27]. В пла-

не выявления механизмов действия опиоидных пептидов

на процессы обучения и памяти большой интерес пред-

ставляют исследования, ориентированные на выяснение

участия нейромедиаторных систем в этих механизмах.

Одной из первых и этапных работ такого рода было

исследование Изгиердо и Грауденца [27], посвященное

«улучшающим» эффектам налоксона. В качестве модели

обучения авторы использовали угашение ориентировоч-

ной реакции на звук по специальной методике. Мерой

сохранения рефлекса в этих экспериментах служили

показатели угашенного ориентировочного рефлекса (эти

показатели оценивались по числу подъемов на задние

лапы — «вертикальные стойки»). Суть эксперимента со-

стояла в том, что сразу после сеанса угашения животные

получали различные препараты (налоксон, амфетамин,

никотин, галоперидол, пропранолол, феноксибензамин,

толазолин). При проведении через сутки повторного

сеанса были получены следующие факты (табл. 1).

Налоксон достоверно улучшает сохранение угашен-

ного ориентировочного рефлекса. Использованные пре-

параты не давали эффекта ни сами в разных дозах, ни

даже в комбинации. Отсутствие эффекта амфетамина,

никотина и галоперидола при этой форме обучения, как

представляется авторам, по-видимому, связано с тем,

что этот метод лишен болевого подкрепления. Введение

106

Таблица 1

Влияние препаратов, введенных сразу после обучения,

на угашение ориентировочного рефлекса у крыс [по: 27]

Число вертикальных

стоек, М±Е

Вещество

Доза,

мг/кг

1-й сеанс

2-й сеанс

через

24 ч

Физраствор

6,5 ±0,4 4,1 ±0,6

Налоксон 0,2

11 6,7±0,7

4,4±0,4

Налоксон

0,8

13 6,7±0,6

2,0±0,7

Амфетамин

1 14

6,6±0,6

4,1 ±0,9

Амфетамин

2,5 13 6,5±0,5 4,1 ±0,4

Никотин 0,2 13 6,8±0,6

3,9±0,7

Никотин 0,5 13

6,5±0,8

3,8±0,7

Амфетамин+никотин 2,5+0,5

6,6±0,6 4,0±0,9

Галоперидол 0,5

12 6,8±0,5 4,3±0,8

Пропранолол 0,5

12 6,8±0,8

3,7±0,9

Феноксибензамин

2 12

6,9±0,8

4,1 ±0,6

Толазолин

14 6,9±0,6 6,1 ±0,8

Налоксон+галоперидол 0,8+0,5

10 6,6±1,1

4,7±0,7

Налоксон+пропранолол

0,8+0,5

10 6,7±0,7

4,3± 1,0

Налоксон+феноксибенза-

0,8+2

10 6,5±0,6

1,9±0,4

мин

На локсон-f толазолин

0,8+0,2

10 6,7±0,6 1,9+0,6

Налоксон+амфетамин

0,2+2,5

6,6±0,7

1,3+0,4

Налоксон+никотин

0,2+0,5

6,6±0,4

1,6±0,5

толазолина ухудшало сохранение, что свидетельствует,

по мнению авторов, об участии периферических а-адрено-

рецепторов в процессах памяти. Самое существенное в

этих экспериментах состоит в том, что совместное при-

менение налоксона, галоперидола и налоксона с про-

пранололом снимало улучшающее действие налоксона

на сохранение, что предполагает участие катехоламинер-

гических механизмов в эффектах налоксона. Они, по

мнению Изгиердо и Грауденца, обусловлены высвобож-

дением дофаминергической и норадренергической систем

от тонического угнетающего влияния эндогенных опио-

идов.

107

Авторы предположили, что если гипотеза о роли на-

локсона является верной, то более низкая доза его

(0,2 мг/кг), не оказывающая эффекта сама по себе, в ком-

бинации с амфетамином или никотином будет эффектив-

на. Именно это и произошло. Общий вывод из этой ра-

боты состоит в том, что центральные дофаминергические

и p-адренергические механизмы находятся под постоян-

ным тоническим торможением системы эндогенных опио-

идов.

В другой работе [25] авторы исследовали участие

центрального агониста Р-адренорецепторов кленбутерола

в эффектах налоксона. Различным группам мышей после

выработки УРПИ вводили: разные дозы кленбутерола,

налоксон, смесь разных доз кленбутерола и налоксон.

Введение агониста Р-адренорецепторов кленбутерола мы-

шам вызывало дозозависимый эффект. Дозы от 0,001 до

0,003 мг/кг внутрибрюшинно приводили к небольшому

статистически не значимому улучшению сохранения

УРПИ. Тест проверки осуществлялся через 48 ч. Дозы

0,01 и 0,03 мг/кг значительно и достоверно улучшали

его сохранение. Увеличение дозы кленбутерола до

0,3—1 мг/кг значительно ослабляли сохранение УРПИ

по сравнению с группой, которой вводили физиологиче-

ский раствор. Одновременное введение центрального аго-

ниста p-адренорецепторов в постепенно увеличивающих-

ся дозах с налоксоном в дозе, которая достоверно улуч-

шает сохранение, дали противоположный эффект. В этих

условиях доза 0,001 мг/кг наиболее существенно улуч-

шала сохранение УРПИ, тогда как дозы 0,01 и 0,03 мг/кг

значительно его ослабляли.

Согласно данным Изгиердо [28], при обучении высво-

бождается Р-эндорфин, который может модулировать

норадренергическую активность нейронов [13]. Введение

налоксона блокирует влияние p-эндорфина на опиоид-

ные рецепторы и, как следствие, предотвращается тормо-

жение выброса центрального норадреналина. Увеличе-

ние активности норадренергических нейронов коррели-

рует с улучшением сохранения, поэтому само введение

агониста Р-адренорецепторов кленбутерола в оптималь-

ных дозах облегчает сохранение. По результатам этих

экспериментов авторы предполагают, что эндогенные

опиоиды оказывают тормозное влияние на норадренерги-

ческие нейроны, которые модулируют процессы консоли-

дации энграммы. Из этого следует, что если применять

агонистопиоидных рецепторов совместно с р-эндорфином,

108

то он должен оказывать противоположное влияние, чем

налоксон.

Результаты исследований Интроини [25] подтвердили

это предположение. Введение p-эндрофина резко ухуд-

шало сохранение УРПИ. Совместное введение |3-эндор-

фина и кленбутерола выявило дозозависимый эффект:

постепенное увеличение дозы агониста улучшало сохра-

нение и достигло максимума при введении 0,3 мг/кг.

Результаты других исследований указывают, что предва-

рительное введение мышам норадренергического нейро-

токсина DSP-4 не изменяло сохранение УРПИ. Облегчаю-

щее влияние налоксона на сохранение УРПИ у мышей

тормозилось введением норадренергического нейротокси-

на. Нейротоксин DSP-4 значительно уменьшал количество

норадреналина в таких отделах мозга, как фронтальная

кора, гипоталамус, мозжечок, ствол. Ни в одном

из исследованных отделов мозга, включая стриатум, не

было обнаружено значительного уменьшения дофамина.

Более того, периферическое его исчезновение восстанав-

ливалось через 7 сут.

Арчер [12] сообщил, что DSP-4 не влияет на обучение

относительно простым задачам, например активного из-

бегания. Взаимодействие DSP-4 и налоксона предпола-

гает, что при влиянии налоксона на сохранение УРПИ

могут включаться центральные норадренергические ме-

ханизмы. Эта гипотеза подтверждается результатами,

полученными с ингибированием обратного захвата норад-

реналина— дезметилимпрамином (ДМИ). ДМИ препят-

ствует обратному захвату DSP-4 норадренергическими

нервными терминалями и в результате этого происходит

хотя бы частичная защита норадренергических нейронов

от нейротоксина. Данные работ этих авторов [25] четко

указывают на включение норадренергической системы

в улучшение сохранения при введении антагониста опио-

идных рецепторов налоксона. Эти результаты сопоста-

вимы с данными Рэппа и Галахера [47], указывающими

на то, что разрушение с помощью 6-ОНДА дорсального

норадренергического пути блокирует влияние налоксона

на память. Принимая во внимание, что нейротоксин

DSP-4 преимущественно действует на дорсальный норад-

ренергический путь [31], а, по наблюдениям Интроини

[25], улучшение сохранения, вызываемое налоксоном,

предотвращается предварительной обработкой DSP-4,

можно предположить, что вызванное налоксоном улуч-

шение сохранения является результатом активации

109

Таблица 2

Влияние одновременного введения сразу после обучения

УРПИ блока торов ос- и Р-адреноблокаторов на улучшение

сохранения, вызванное налоксоном [по: 25]

Вещество

Доза, мг/кг

Латентный период, с

Физраствор

154 ±19

Налоксон

0,1

245 ±16*

Фентоламин

10,0 168±20

Фентоламин + налоксон 252 ±16*

Феноксибензамин 10,0

171

±20

Феноксибензамин + налоксон

272 ±12*

L-пропранолол 2,0 154 ± 20

L-пропранолол+налоксон 167± 18**

а-пропранолол

2,0

157±20

а-пропранолол + налоксон

259 ± 15

Соталол

2,0

166±20

Соталол -j- налоксон

264 ±12*

* р<0,01 по отношению к своей контрольной группе; ** р<0,01 по отно-

шению к группе с введением налоксона.

норадренергических механизмов, расположенных в от-

делах мозга, инервируемых голубым пятном. Используя

как центральные, так и периферические блокаторы

а и (3-адренорецепторов, исследовали [25], на какую

норадренергическую систему (а или р) влияют опиоидные

пептиды (табл. 2).

Однако ни один из а-норадренергических блокаторов,

используемых авторами (фентоламин, феноксибензамин),

сам не ухудшал сохранение УРПИ по отношению к конт-

ролю и не модифицировал влияние налоксона на сохра-

нение. Фентоламин достаточно плохо проходил через

ГЭБ и главным образом блокировал периферические

а-адренорецепторы при введении внутрибрюшинно, с

другой стороны, феноксибензамин блокирует централь-

ные и периферические а-адренорецепторы. Принимая это

во внимание, можно предположить, что ни перифериче-

ские, ни центральные а-норадренергические механизмы

не принимают участия в действии налоксона на сохране-

ние. И наоборот, антагонист |3-адренорецепторов L-npo-

пранолол тормозил вызванное налоксоном улучшение

сохранения.

ПО